RU2319173C1 - Multi-functional radiolocation station for aircrafts - Google Patents

Multi-functional radiolocation station for aircrafts Download PDF

Info

Publication number
RU2319173C1
RU2319173C1 RU2006129775/09A RU2006129775A RU2319173C1 RU 2319173 C1 RU2319173 C1 RU 2319173C1 RU 2006129775/09 A RU2006129775/09 A RU 2006129775/09A RU 2006129775 A RU2006129775 A RU 2006129775A RU 2319173 C1 RU2319173 C1 RU 2319173C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
signal processor
digital signal
digital
Prior art date
Application number
RU2006129775/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Артемьев
Юрий Николаевич Гуськов
Валерий Давидович Ратнер
Владимир Юрьевич Савостьянов
Виктор Сергеевич Шарыкин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority to RU2006129775/09A priority Critical patent/RU2319173C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2319173C1 publication Critical patent/RU2319173C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radiolocation.
SUBSTANCE: multi-functional radiolocation station for aircrafts consists of slit antenna, circulator, receiving-transmitting block, which includes receiving device, which in turn consists of UHF receiver and analog-digital processor of signals, which includes amplifier of intermediate frequency and analog-digital converter, transmitting device, which consists of power amplifier and modulator, and also set-point generator, synthesizer of frequencies and synchronizer, digital signal processor, digital data processor, elevation angle sensor and indicator, where digital processor of signals contains device for narrowing total directional diagram, consisting of commutator, first memory device, second memory device, difference device, first multiplication device and second multiplication device, slit antenna is made with structure having total and differential directional diagrams in elevation plane, and also receipt commutator is introduced, while in digital signal processor narrowing of total directional diagram for receipt is performed by means of differential directional diagram, and in digital data processor on basis of information about distance and elevation angle, height of obstacles is determined relatively to supporting plane (safety plane).
EFFECT: detection and determining of height of ground-based obstacles.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на самолетах и вертолетах.The invention relates to the field of radar and can be used on airplanes and helicopters.

Известны многофункциональные бортовые радиолокационные станции (БРЛС), которые устанавливают на магистральных самолетах всех классов для обнаружения грозовых фронтов и кучевой облачности, обзора земной поверхности в передней полусфере, для обнаружения наземных сооружений и определения береговой черты крупных водоемов.Multifunctional airborne radar stations (BRLS) are known, which are installed on long-range planes of all classes to detect thunderheads and cumulus clouds, to survey the earth's surface in the front hemisphere, to detect ground structures and to determine the coastline of large reservoirs.

Аналогами таких РЛС могут быть отечественные БРЛС «Градиент» и «Контур», устанавливаемые на самолеты типа «ЯК» и «ТУ».Analogs of such radars can be domestic radar radios "Gradient" and "Kontur", installed on aircraft such as "Yak" and "TU".

В качестве прототипа рассматривается многофункциональная радиолокационная станция А 813 «Контур».As a prototype considered multifunctional radar station A 813 "Contour".

Радиолокационная станция «Контур» предназначена для установки на легкие самолеты местных воздушных линий и тяжелые вертолеты ГА.The Kontur radar station is intended for installation on light airplanes of local air lines and heavy GA helicopters.

БРЛС «Контур» разработана по традиционной схеме с передатчиком на магнетроне, ее описание приведено в книге «Радиолокационные системы воздушных судов». - М.: Транспорт, 1988 г., стр.209.The Kontur radar was developed according to the traditional scheme with a magnetron transmitter; its description is given in the book Aircraft Radar Systems. - M.: Transport, 1988, p. 209.

Блок-схема БРЛС прототипа приведена на фиг.1The block diagram of the radar prototype is shown in figure 1

БРЛС содержит:Radar contains:

1 - антенный блок, включающий в себя;1 - antenna unit, including;

- щелевую антенну - 2- slot antenna - 2

- привод антенны - 3- antenna drive - 3

4 - приемопередающий блок, включающий в себя:4 - transceiver unit, including:

- передатчик - 5- transmitter - 5

- антенный переключатель - 6- antenna switch - 6

- приемник - 7- receiver - 7

8 - индикаторный блок, включающий в себя:8 - indicator unit, including:

- задающий генератор - 9- master oscillator - 9

- синхронизатор - 10- synchronizer - 10

- индикатор - 11- indicator - 11

- преобразователь сигнала - 12- signal converter - 12

- накопительно-запоминающее устройство - 13- storage memory device - 13

14 - лицевую панель, основным элементом которой является:14 - front panel, the main element of which is:

- пульт управления - 15.- control panel - 15.

Многофункциональная БРЛС в режимах обнаружения грозовых фронтов, обзора земной поверхности, определения береговой черты работает следующим образом.Multifunctional radar in modes of detecting lightning fronts, viewing the earth's surface, determining the coastline works as follows.

Синхронизация работы всех блоков и устройств осуществляется синхронизатором (10). Частота повторения и длительность вырабатываемых синхронизатором импульсов определяются частотой задающего генератора 9, равной 3 МГц. Эта частота является опорной, из которой формируются все пусковые импульсы, в том числе импульс запуска передатчика (5). Мощный СВЧ-импульс передатчика (5) (магнетрона) через антенный переключатель (6) поступает в щелевую антенну (2) и излучается в пространство. Обзор пространства осуществляется диаграммой направленности, формируемой щелевой антенной (2) антенного блока (1). Привод щелевой антенны (3) осуществляет движение антенны по углам азимута и наклона.The synchronization of all units and devices is carried out by a synchronizer (10). The repetition frequency and duration of pulses generated by the synchronizer are determined by the frequency of the master oscillator 9, equal to 3 MHz. This frequency is the reference, from which all starting pulses are formed, including the transmitter start pulse (5). A powerful microwave pulse of the transmitter (5) (magnetron) through the antenna switch (6) enters the slot antenna (2) and is radiated into space. An overview of the space is carried out by the radiation pattern formed by the slot antenna (2) of the antenna unit (1). The slot antenna drive (3) moves the antenna along the azimuth and tilt angles.

Принятые антенной (2) отраженные сигналы через антенный переключатель (6) поступают в приемник (7), где в смесителе осуществляется преобразование СВЧ-сигнала в импульсы промежуточной частоты. Далее сигнал поступает в предварительный усилитель промежуточной частоты и затем в линейно-логарифмический усилитель промежуточной частоты с детектором. С выхода приемника (7) видеосигналы поступают в индикаторный блок (8) на преобразователь сигнала (12), где преобразуются из аналоговой формы в двоично-квантованный код по трем уровням квантования. Из преобразователя сигнала (12) сигналы поступают в накопительно-запоминающее устройство (13), где производится накопление пяти реализаций сигнала и их запоминание. Из устройства памяти сигнал поступает в синхронизатор (10) на видеоусилитель, из которого он поступает на модулятор яркости изображения на экране ЭЛТ-индикатора (11).The reflected signals received by the antenna (2) through the antenna switch (6) enter the receiver (7), where the microwave signal is converted into pulses of the intermediate frequency in the mixer. The signal then goes to the intermediate frequency pre-amplifier and then to the linear-logarithmic intermediate-frequency amplifier with a detector. From the output of the receiver (7), the video signals enter the indicator unit (8) to the signal converter (12), where they are converted from an analog form into a binary-quantized code in three quantization levels. From the signal converter (12), the signals enter the storage memory device (13), where five realizations of the signal are accumulated and stored. From the memory device, the signal enters the synchronizer (10) to the video amplifier, from which it enters the image brightness modulator on the screen of the CRT indicator (11).

Включение РЛС и управление режимами производится органами на пульте управления 15.The inclusion of the radar and control modes is carried out by bodies on the control panel 15.

Недостатком приведенной многофункциональной РЛС является отсутствие в ней функции, необходимой при полете носителя на малых высотах - обнаружение и определение высоты наземных препятствий. Как показали разработки, реализация функции обнаружения и определения высоты наземных препятствий требует применения узкого луча в угломестной плоскости для обеспечения необходимой высокой точности измерения высоты. Однако в приведенном прототипе многофункциональной БРЛС с реализованной апертурой щелевой антенны величина угла диаграммы направленности в угломестной плоскости составляет θβ≥8°. Такая широкая диаграмма направленности в угломестной плоскости не позволяет отселектировать отраженные сигналы от наземных препятствий (возвышенности, строения, опоры ЛЭП, трубы и т.д.) от отраженных сигналов земной поверхности (фона местности), попадающих в один и тот же элемент дальности, и не позволяет с необходимой точностью оценить высоту препятствий.The disadvantage of this multifunctional radar is the lack of the function necessary for flying the carrier at low altitudes — the detection and determination of the height of ground obstacles. As developments have shown, the implementation of the function of detecting and determining the height of ground obstacles requires the use of a narrow beam in the elevation plane to provide the necessary high accuracy of height measurement. However, in the above prototype of a multifunctional radar with a slit antenna aperture implemented, the angle of the radiation pattern in the elevation plane is θβ≥8 °. Such a wide directivity pattern in the elevation plane does not allow the reflected signals from ground obstacles (elevations, buildings, power transmission towers, pipes, etc.) to be selected from the reflected signals of the earth's surface (terrain background) falling into the same range element, and It does not allow to estimate the height of obstacles with the necessary accuracy.

Задачей изобретения является реализация многофункциональной БРЛС с дополнительной функцией - обнаружение и определение высоты наземных препятствий. В предлагаемой многофункциональной БРЛС эта функция обеспечивается путем обужения луча антенны в угломестной плоскости на прием, при котором исключается влияние сигналов отражений от поверхности земли и других отражателей, идущих под углами, отличающимися от заданных углов, определяемых опорной плоскостью - плоскостью безопасности.The objective of the invention is the implementation of a multifunctional radar with an additional function - the detection and determination of the height of ground obstacles. In the proposed multifunctional radar, this function is provided by narrowing the antenna beam in the elevation plane to the reception, which eliminates the influence of reflection signals from the earth's surface and other reflectors coming at angles different from the specified angles determined by the reference plane - the safety plane.

Обужение суммарной диаграммы направленности щелевой антенны БРЛС на прием позволяет обнаруживать и с заданной точностью оценивать высоту наземных препятствий. Эта задача решается тем, что в многофункциональной БРЛС применяется щелевая антенна с электромеханическим приводом, в которой путем разделения известными способами площади зеркала на две половины и применения волноводных мостов формируется кроме основного луча (суммарная диаграмма двух половин площади антенны) также разностная диаграмма в угломестной плоскости.The narrowing of the overall radiation pattern of the radar slotted antenna to the reception makes it possible to detect and estimate the height of ground obstacles with a given accuracy. This problem is solved in that a multifunctional radar uses a slot antenna with an electromechanical drive, in which, by the known methods, dividing the mirror area into two halves and applying waveguide bridges, a difference diagram in the elevation plane is formed in addition to the main beam (the total diagram of two halves of the antenna area).

Для реализации задачи обужения суммарной диаграммы на прием с помощью разностной диаграммы в цифровой процессор сигналов вводится устройство обужения суммарного луча.To implement the task of narrowing the total diagram to the reception using a difference diagram in the digital signal processor, a device for narrowing the total beam is introduced.

Обужение суммарной диаграммы производится в цифровом процессоре сигналов путем вычитания из одноименных по дальности сигналов, принятых суммарной диаграммой, сигналов, принятых разностной диаграммой.The summation diagram is narrowed in a digital signal processor by subtracting from the same range signals received by the summary diagram, signals received by the difference diagram.

Сигналы разностной диаграммы вычитаются с определенным весом, который определяет величину обужения луча.The signals of the difference diagram are subtracted with a certain weight, which determines the magnitude of the beam beam.

При работе РЛС во время сканирования антенны в угломестной плоскости принимаемые сигналы каналов суммы и разности после их первичной обработки накапливаются в памяти процессора сигналов по дальности. При вторичной обработке сигналов, накопленных в памяти устройства обужения, из одноименных сигналов ИΣ по дальности суммарного канала (суммарной диаграммы антенны) вычитаются сигналы разностного канала ИΔ (разностной диаграммы антенны) по формуле:When the radar is operating during scanning of the antenna in the elevation plane, the received signals of the sum and difference channels after their initial processing are accumulated in the memory of the signal processor in range. During the secondary processing of the signals stored in the memory of the firing device, the signals of the difference channel And Δ (difference diagram of the antenna) are subtracted from the same signals And Σ along the distance of the total channel (total antenna diagram) according to the formula:

Σ|-К|ИΔ|=|ИΣ|об | And Σ | -K | And Δ | = | And Σ | about

где К - коэффициент усиления сигналов разностного канала.where K is the gain of the difference channel signals.

Величина обуженного угла θβ суммарной диаграммы при таком обужении определяется коэффициентом усиления «К» сигналов, принятых разностной диаграммой.The magnitude of the narrowed angle θ β of the total diagram for such a narrowing is determined by the gain "K" of the signals received by the difference diagram.

Значение коэффициента «К» принимается компромиссным решением между величиной обуженного угла и допустимыми потерями мощности применяемого сигнала.The value of the coefficient "K" is taken by a compromise between the value of the narrowed angle and the allowable power loss of the applied signal.

Дополнительное обужение суммарной диаграммы и снижение уровня боковых лепестков диаграммы направленности обеспечивается путем умножения сигналов первичной суммарной диаграммы на сигналы обуженной суммарной диаграммы.Additional narrowing of the total diagram and a decrease in the level of the side lobes of the radiation pattern is provided by multiplying the signals of the primary total diagram by the signals of the narrowed total diagram.

Σ|·|ИΣоб|=|И*Σоб|| And Σ | · | And Σob | = | And * Σob |

В результате таких операций при сканировании антенны по углу места формируются сигналы отражений от препятствий в координатах дальность - высота и выдаются на индикатор. Для этого в цифровом процессоре данных по информации о дальности и угле места определяется высота препятствий относительно опорной высоты.As a result of such operations, when scanning the antenna along the elevation angle, signals of reflections from obstacles are formed in the coordinates range-height and are displayed on the indicator. To do this, in a digital data processor, information on distance and elevation information determines the height of obstacles relative to the reference height.

На фиг.1 приведена блок-схема бортовой радиолокационной станции прототипа.Figure 1 shows a block diagram of an on-board radar station of the prototype.

На фиг.2 представлена блок-схема предлагаемой многофункциональной радиолокационной станции.Figure 2 presents a block diagram of the proposed multifunctional radar.

На фиг.3 представлена развернутая структурная схема цифрового процессора сигналов 11.Figure 3 presents a detailed structural diagram of a digital signal processor 11.

В предлагаемую многофункциональную радиолокационную станцию входят:The proposed multifunctional radar station includes:

1 - щелевая антенна;1 - slot antenna;

2 - передающее устройство;2 - transmitting device;

3 - циркулятор;3 - circulator;

4 - коммутатор приема;4 - reception switch;

5 - приемное устройство;5 - receiving device;

6 - аналого-цифровой процессор;6 - analog-to-digital processor;

7 - усилитель мощности;7 - power amplifier;

8 - модулятор;8 - modulator;

9 - синтезатор частот-синхронизатор;9 - frequency synthesizer-synchronizer;

10 - задающий генератор;10 - master oscillator;

11 - цифровой процессор сигналов;11 - digital signal processor;

12 - цифровой процессор данных;12 - digital data processor;

13 - индикатор;13 - indicator;

14 - СВЧ-приемник;14 - microwave receiver;

15 - усилитель промежуточной частоты;15 - intermediate frequency amplifier;

16 - АЦП;16 - ADC;

17 - датчик угла;17 - angle sensor;

18 - приемопередающий блок, включающий в себя устройства 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15 и 16.18 is a transceiver unit including devices 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15 and 16.

20 - устройство обужения;20 is a device for fencing;

21 - коммутатор;21 - switch;

22 - первое устройство памяти;22 - the first memory device;

23 - второе устройство памяти;23 - a second memory device;

24 - устройство разности;24 - difference device;

25 - первое устройство умножения;25 is a first multiplication device;

26 - второе устройство умножения.26 is a second multiplication device.

Предлагаемая многофункциональная БРЛС с приведенным составом аппаратуры обеспечивает решение перечисленных задач прототипа, а также решает дополнительную задачу - обнаружение и определение высоты наземных препятствий при маловысотном полете.The proposed multifunctional radar with the reduced composition of the equipment provides a solution to the listed tasks of the prototype, and also solves the additional problem of detecting and determining the height of ground obstacles during low-altitude flight.

Следует отметить, что построение аппаратуры БРЛС в настоящее время существенно отличается по своему уровню от построения аппаратуры на период создания прототипа БРЛС.It should be noted that the construction of radar equipment is currently significantly different in level from the construction of equipment for the period of the creation of the prototype radar.

Прежде всего это относится к внедрению методов и аппаратуры цифровой обработки сигналов, вычислению параметров и сигналов управления с помощью цифровых процессоров. В связи с этим цифровой процессор сигналов 11 и цифровой процессор данных 12, примененные в предлагаемой многофункциональный БРЛС, не являются отличительными признаками (хотя их нет в прототипе БРЛС) и в формуле изобретения они введены в ограничительную часть.First of all, this relates to the implementation of methods and equipment for digital signal processing, calculation of parameters and control signals using digital processors. In this regard, the digital signal processor 11 and the digital data processor 12 used in the proposed multifunctional radar are not distinguishing features (although they are not in the prototype radar) and in the claims they are included in the restrictive part.

Ниже дается описание взаимодействия и связей блоков и устройств, работающих при решении задачи обнаружения и определения высоты наземных препятствий.The following is a description of the interaction and relationships of blocks and devices working in solving the problem of detecting and determining the height of ground obstacles.

Для передачи излучающих импульсов в щелевую антенну вход-выход антенны 1 через циркулятор 3 соединен с выходом передающего устройства 2.To transmit radiating pulses to the slot antenna, the input-output of the antenna 1 through the circulator 3 is connected to the output of the transmitting device 2.

Для приема сигналов суммарной диаграммы направленности щелевой антенны 1 вход-выход щелевой антенны 1 через циркулятор 3 соединен с первым входом коммутатора приема 4, выход которого соединен с входом приемного устройства 5. Для приема сигналов разностной диаграммы направленности второй выход щелевой антенны соединен со вторым входом коммутатора приема 4. Для коммутации принимаемых сигналов третий вход коммутатора приема 4 по сигналу коммутации Fk соединен с третьим выходом процессора данных 12. Для формирования запускающих и синхронизирующих сигналов выход задающего генератора 10 соединен с первым входом синтезатора частот-синхронизатора 9. Для запуска передающего устройства первый выход синтезатора частот-синхронизатора 9 по сигналу запуска Fп соединен с первым входом передающего устройства 2, а для формирования излучаемого СВЧ-сигнала f, второй выход синтезатора частот-синхронизатора 9 соединен со вторым входом передающего устройства 2. Для формирования промежуточной частоты принимаемого сигнала fпр третий выход синтезатора частот-синхронизатора 9 по сигналу гетеродинной частоты fc соединен со вторым входом приемного устройства 5. Для формирования сигналов дискретизации аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6 четвертый выход синтезатора частот-синхронизатора 9 по сигналу частоты fca соединен с третьим входом приемного устройства 5, а для синхронизации работы цифрового процессора сигналов 11 пятый выход синтезатора по сигналу тактовой частоты fсп соединен со вторым входом цифрового процессора сигналов 11. Для синхронизации работы цифрового процессора данных 12 шестой выход синтезатора частот-синхронизатора 9 по сигналу fпd соединен с первым входом цифрового процессора данных 12. Для управления режимами синтезатора частот-синхронизатора 9 первый выход цифрового процессора данных 12 соединен со вторым входом синтезатора частот-синхронизатора 9. Для коммутации сигналов в цифровом процессоре сигналов 11, в режиме обужения суммарной диаграммы направленности, третий выход цифрового процессора данных 12 по сигналу Fk соединен с четвертым входом цифрового процессора сигналов 11. Для управления режимами работы и выдачи исходных параметров второй выход цифрового процессора данных 12 соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов 11 (по специальному интерфейсу в соответствии с ГОСТ).To receive the signals of the overall radiation pattern of the slot antenna 1, the input-output of the slot antenna 1 through the circulator 3 is connected to the first input of the receiving switch 4, the output of which is connected to the input of the receiving device 5. To receive the signals of the difference radiation pattern, the second output of the slot antenna is connected to the second input of the switch 4. For receiving switching signals received third input receiving switch 4 for switching signal F k is connected to the third output of the data processor 12. In order to trigger the formation and synchronizes guides the signal output of the master oscillator 10 is connected to the first input of frequency synthesizer, the synchronizer 9. To run the transmission device first frequency synthesizer output-signal 9 to the synchronizer run F n connected to the first input of the transmission device 2, and for the formation of the emitted microwave signal f, the second the output of the frequency synchronizer synthesizer 9 is connected to the second input of the transmitting device 2. To form an intermediate frequency of the received signal f pr the third output of the frequency synchronizer synthesizer 9 by the heterode signal of a different frequency f c is connected to the second input of the receiving device 5. To generate sampling signals of an analog-to-digital converter (ADC) 6, the fourth output of the frequency synchronizer synthesizer 9 is connected to the third input of the receiving device 5 by the frequency signal f ca , and for synchronizing the operation of the digital processor 11, the fifth output signal of the synthesizer clock signal f cn connected to the second input of the digital signal processor 11. In order to synchronize the digital data processor 12, the sixth output frequency-synthesizer synchro 9 izatora signal f pD connected to the first input of the digital data processor 12. To control the modes of the synthesizer frequency synchronizer-9 first output digital data processor 12 is connected to the second input of frequency synthesizer, the synchronizer 9. Switching signals at the digital signal processor 11, in the mode of fusion of the total radiation pattern, the third output of the digital data processor 12 is connected to the fourth input of the digital signal processor 11 by the signal F k . To control the operating modes and output the initial parameters the output of the digital data processor 12 is connected to the third input of the digital signal processor 11 (via a special interface in accordance with GOST).

Для приема и обработки радиолокационной информации первый вход процессора сигналов 11 по специальному интерфейсу соединен с выходом приемного устройства 5, а для отображения РЛ-информации первый выход цифрового процессора сигналов 11 соединен с первым входом индикатора 13.To receive and process radar information, the first input of the signal processor 11 is connected via a special interface to the output of the receiving device 5, and to display the radar information, the first output of the digital signal processor 11 is connected to the first input of the indicator 13.

Для обужения суммарной диаграммы направленности на прием в цифровой процессор сигналов 11 введено устройство обужения 20, состоящее из коммутатора 21, первого устройства памяти 22, второго устройства памяти 23, устройства разности 24, первого устройства умножения 25 и второго устройства умножения 26. Накопление сигналов в первом 22 или втором 23 устройствах памяти производится через коммутатор 21, на вход которого подаются сигналы из аналого-цифрового процессора сигналов 6 приемного устройства 5.To narrow the overall radiation pattern to receive a signal in the digital signal processor 11, a liquefaction device 20 is introduced, consisting of a switch 21, a first memory device 22, a second memory device 23, a difference device 24, a first multiplication device 25, and a second multiplication device 26. Signal accumulation in the first 22 or second 23 memory devices are produced through a switch 21, to the input of which signals from the analog-to-digital signal processor 6 of the receiving device 5 are supplied.

При этом выход приемного устройства 5 соединен со входом коммутатора 21, первый выход коммутатора 21 соединен со входом первого устройства памяти 22. Второй выход коммутатора 21 соединен со входом второго устройства памяти 23, выход первого устройства памяти 22 соединен с первым входом устройства разности 24 и вторым входом второго устройства умножения 26, выход второго устройства памяти 23 соединен с первым устройством умножения 25, выход которого соединен со вторым входом устройства разности 24, выход которого соединен с первым входом второго устройства умножения 26, для отображения РЛ-информации, выход второго устройства умножения соединен с первым входом индикатора 13.The output of the receiving device 5 is connected to the input of the switch 21, the first output of the switch 21 is connected to the input of the first memory device 22. The second output of the switch 21 is connected to the input of the second memory device 23, the output of the first memory device 22 is connected to the first input of the difference device 24 and the second the input of the second multiplication device 26, the output of the second memory device 23 is connected to the first multiplication device 25, the output of which is connected to the second input of the difference device 24, the output of which is connected to the first input of the second Multiplication device 26, to display the radar information, the output of the second multiplication device is connected to the first input of the indicator 13.

Для коммутации сигналов суммарного и разностного каналов при накоплении третий выход цифрового процессора данных 12 по сигналу Fk соединен с четвертым входом процессора сигналов 11.For switching the signals of the total and differential channels during accumulation, the third output of the digital data processor 12 is connected to the fourth input of the signal processor 11 by the signal F k .

Для определения высоты препятствий Нпр датчик угла места 17 щелевой антенны 1 по сигналу «β» соединен с третьим входом цифрового процессора данных 12, а второй выход цифрового процессора сигналов 11 по сигналу дальности «Д» соединен с вторым входом цифрового процессора данных 12.To determine the height of the obstacles H pr the elevation sensor 17 of the slot antenna 1 by the signal "β" is connected to the third input of the digital data processor 12, and the second output of the digital signal processor 11 by the range signal "D" is connected to the second input of the digital data processor 12.

Для отображения информации о наземных препятствиях в координатах дальность - высота второй вход индикатора 13 по сигналу Нпр соединен с четвертым выходом цифрового процессора данных 12, а третий вход индикатора 13 соединен со вторым выходом цифрового процессора сигналов 11.To display information about ground-based obstacles in the range-height coordinates, the second input of the indicator 13 is connected to the fourth output of the digital data processor 12 by the signal H pr and the third input of the indicator 13 is connected to the second output of the digital signal processor 11.

БРЛС в режиме обнаружения и измерения высоты препятствий работает следующим образом.Radar in the detection and height measurement of obstacles operates as follows.

В режиме сканирования антенны в угломестной плоскости усилитель мощности 7 передающего устройства 2 усиливает высокочастотные импульсы «f», поступающие из синтезатора частот-синхронизатора 9, и через циркулятор 3 передает их в щелевую антенну 1. Щелевой антенной эти импульсы излучаются в пространство и распространяются в направлении, определяемом диаграммой направленности щелевой антенны. Стабильность несущей частоты «f» определяется задающим генератором 10. На вход модулятора 8 из синтезатора частот-синхронизатора 9 поступают импульсы запуска (Fп), которые формируется путем деления частоты сигнала «fг» задающего генератора 10. Длительность импульса также формируется в синтезаторе частот-синхронизаторе 9 путем использования периода сигнала «fг».In the scanning mode of the antenna in the elevation plane, the power amplifier 7 of the transmitting device 2 amplifies the high-frequency pulses "f" coming from the synthesizer of the frequency synchronizer 9, and passes them through the circulator 3 to the slot antenna 1. With a slot antenna, these pulses are emitted into space and propagate in the direction determined by the radiation pattern of the slot antenna. The stability of the carrier frequency "f" is determined by the master oscillator 10. At the input of the modulator 8 from the synthesizer of the frequency synchronizer 9, start pulses (F p ) are received, which are formed by dividing the frequency of the signal "f g " of the master oscillator 10. The pulse duration is also formed in the frequency synthesizer -synchronizer 9 by using the period of the signal "f g ".

Высокочастотный сигнал несущей частоты f также формируется синтезатором частот-синхронизатором. От задающего генератора 10 сигнал с частотой fг поступает в синтезатор частот-синхронизатор 9, умножается до частоты (f) и используется в качестве несущей частоты радиолокационного сигнала, излучаемого щелевой антенной 1.A high-frequency carrier frequency signal f is also generated by a frequency-synthesizer synthesizer. From the master oscillator 10, a signal with a frequency f g enters the frequency synthesizer-synchronizer 9, is multiplied to the frequency (f) and is used as the carrier frequency of the radar signal emitted by the slot antenna 1.

Модулятор 8 осуществляет модуляцию высокочастотного сигнала «f» сформированными импульсами, поступающими в усилитель мощности 7 передающего устройства 2, имеющими заданную длительность (τ), а также период повторения (Тп), определяемый однозначной дальностью. С целью сокращения массы и габаритов аппаратуры применяется один приемный канал, при этом прием одновременно поступающих отраженных сигналов, принятых суммарной и разностной диаграммами, разделяется во времени коммутатором приема 4 таким образом, чтобы за время приема обуженным лучом суммарной диаграммы энергия сигнала, определяемая временем накопления, была достаточна для обнаружения препятствий с заданной вероятностью. Это время определяется частотой коммутации Fk коммутатора, задаваемой цифровым процессором данных 12. В процессе сканирования щелевой антенны 1 отраженные сигналы от объектов и поверхности принимаются щелевой антенной 1, в которой сигналы, принятые суммарной диаграммой через циркулятор 3 и коммутатор 4, поступают в приемное устройство 5. В СВЧ-приемнике 14 эти сигналы в смесителе приемника смешиваются с сигналом синтезатора частот-синхронизатором fc, в результате чего образуются сигналы промежуточной частоты fпр. Сигналы промежуточной частоты fпр поступают в аналого-цифровой процессор 6, где в усилителе промежуточной частоты УПЧ 15 усиливаются и поступают в аналого-цифровой преобразователь АЦП 16, управляемый с помощью синхросигнала fca, где преобразуются в цифровую форму. С выхода АЦП 16 сигналы поступают в устройство обужения 20 цифрового процессора сигналов 11, синхронизуемого сигналом fсп.The modulator 8 modulates the high-frequency signal "f" by the generated pulses entering the power amplifier 7 of the transmitting device 2, having a given duration (τ), as well as a repetition period (T p ), determined by a unique range. In order to reduce the mass and dimensions of the equipment, one receiving channel is used, while the reception of simultaneously incoming reflected signals received by the sum and difference diagrams is separated in time by the reception switch 4 so that the signal energy determined by the accumulation time was sufficient to detect obstacles with a given probability. This time is determined by the switching frequency Fk of the switch specified by the digital data processor 12. In the process of scanning the slot antenna 1, reflected signals from objects and the surface are received by the slot antenna 1, in which the signals received by the summary diagram through the circulator 3 and the switch 4 are received at the receiving device 5 . In the microwave receiver 14, these signals in the receiver mixer are mixed with the synthesizer signal of the frequency synchronizer f c , resulting in the formation of intermediate frequency signals f pr The signals of the intermediate frequency f pr are fed to the analog-to-digital processor 6, where they are amplified in the intermediate-frequency amplifier of the IF amplifier 15 and fed to the analog-to-digital converter of the ADC 16 controlled by the clock signal f ca , where they are converted to digital form. From the output of the ADC 16, the signals are supplied to the device 20 of the digital signal processor 11, synchronized by the signal f SP .

Далее сигналы суммарной диаграммы в устройстве обужения 20 поступают на коммутатор 21. С выхода коммутатора 21 сигналы поступают на первое устройство памяти UΣ 22.Next, the signals of the summary diagram in the device unit 20 are fed to the switch 21. From the output of the switch 21, the signals are sent to the first memory device U Σ 22.

Поступающие отраженные сигналы и принятые разностной диаграммой щелевой антенны 1 непосредственно из щелевой антенны 1 поступают на коммутатор приема 4, и далее сигнал разностной диаграммы проходит аналогичную суммарному сигналу обработку. При такой обработке коммутаторы 4 и 21 (с помощью сигнала Fk цифрового процессора 12) синхронно переключаются на последовательный прием, обработку и накопление сигналов в устройствах памяти 22 и 23 суммарной и разностной диаграммы направленности щелевой антенны 1. Обужение суммарной диаграммы на прием производится в цифровом процессоре сигналов 11 в устройстве обужения 20 с помощью устройства разности 24, а также первого 25 и второго 26 устройств умножения путем вычитания накопленных в каждом элементе дальности сигналов разностной диаграммы UΔ из сигналов в одноименных элементах дальности суммарной диаграммы UΣ. Перед вычитанием сигналов сигналы разностной диаграммы UΔ поступают из второго устройства памяти 23 в первое устройство умножения 25, где умножаются на коэффициент усиления сигналов разностной диаграммы «К». Затем умноженный разностный сигнал KUΔ поступает в устройство разности 24, куда из первого устройства памяти 22 поступают сигналы суммарной диаграммы UΣ в одноименных элементах дальности.The incoming reflected signals and received by the difference diagram of the slot antenna 1 directly from the slot antenna 1 are fed to the receiving switch 4, and then the signal of the difference diagram passes the same processing as the total signal. With this processing, the switches 4 and 21 (using the signal F k of the digital processor 12) synchronously switch to sequential reception, processing and accumulation of signals in the memory devices 22 and 23 of the total and differential radiation patterns of the slot antenna 1. The summation of the total radiation pattern is made in digital signal processor 11 in the device 20 by narrowing of difference detector 24 and the first 25 and second multiplying devices 26 by subtracting the accumulated difference in each chart range cell signals U Δ and signal components in the corresponding range of the total diagrams U Σ. Before subtracting the signals, the signals of the difference diagram U Δ are supplied from the second memory device 23 to the first multiplication device 25, where they are multiplied by the gain of the signals of the difference diagram "K". Then, the multiplied difference signal KU Δ enters the difference device 24, where the signals from the total diagram U Σ in the same range elements are received from the first memory device 22.

В устройстве разности 24 производится вычитание усиленных сигналов разностной диаграммы из одноименных по дальности сигналов суммарной диаграммы |UΣ|-K|UΔ|=UΣобуж. Из устройства разности 24 сигналы поступают во второе устройство умножения 26, куда также поступают сигналы суммарной диаграммы из первого устройства памяти 22. Во втором устройстве умножения 26 производится умножение сигналов обуженной диаграммы на сигналы первичной суммарной диаграммы UΣобуж·UΣ.In the device of difference 24, the amplified signals of the difference diagram are subtracted from the signals of the same diagram with the same range | U Σ | -K | U Δ | = U Σ shrouds . From the difference device 24, the signals are supplied to the second multiplication device 26, which also receives the signals of the total diagram from the first memory device 22. In the second multiplication device 26, the signals of the looped diagram are multiplied by the signals of the primary summary diagram U Σ shrouds · U Σ .

В результате умножения производится дополнительное обужение диаграммы, и уменьшаются боковые лепестки первичной обуженной диаграммы.As a result of the multiplication, the chart is additionally narrowed, and the side lobes of the primary narrowed diagram are reduced.

Сигналы из второго устройства умножения поступают в индикатор 13 в моменты прихода сигнала, отраженного от наземных препятствий, и отображаются в нем в координатах дальность - высота. Для этого в цифровом процессоре данных 12 по информации о дальности «Д», поступающей из цифрового процессора сигналов 11, и углу места «β» щелевой антенны 1, поступающей из датчика угла 17, определяется высота препятствия Нпр относительно опорной плоскости.The signals from the second multiplication device enter the indicator 13 at the moments of arrival of the signal reflected from ground obstacles, and are displayed in it in the coordinates of the range - height. For this, in the digital data processor 12, according to the information about the distance "D" coming from the digital signal processor 11 and the elevation angle "β" of the slot antenna 1 coming from the angle sensor 17, the obstacle height H pr relative to the reference plane is determined.

Нпро-Д·β,N CR = N about -D · β,

где Но - высота безопасного полета относительно опорной плоскости (плоскости безопасности);where N about - the height of the safe flight relative to the reference plane (safety plane);

Д - дальность до препятствия;D is the distance to the obstacle;

β - угол места антенны относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось носителя.β is the elevation angle of the antenna relative to the horizontal plane passing through the axis of the carrier.

Измеренное значение высоты препятствий Нпр также поступает в индикатор 13.The measured value of the height of the obstacles N CR also enters the indicator 13.

Для отображения РЛ-информации значение дальности «Д» в индикатор 13 поступает из цифрового процессора сигналов 11.To display the radar information, the value of the range "D" in the indicator 13 comes from a digital signal processor 11.

Технический результат заключается в возможности обнаружения наземных препятствий и определения их высоты в многофункциональных радиолокационных станциях, где по условиям размещения антенны на летательных аппаратах не удается применить антенну с апертурой, необходимой для получения узкого луча.The technical result consists in the possibility of detecting ground-based obstacles and determining their height in multifunctional radar stations, where according to the conditions for placing the antenna on aircraft, it is not possible to use an antenna with the aperture necessary to obtain a narrow beam.

Реализация данного изобретения позволяет при применении коэффициента усиления сигналов разностной диаграммы К=5 обузить ширину суммарной диаграммы на прием более чем в 10 раз, что позволяет существенно уменьшить ошибку измерения высоты препятствий. При этом потери мощности сигнала будут составлять не более 2 дБ.The implementation of this invention allows the application of the gain of the signals of the difference diagram K = 5 to narrow the width of the total diagram to receive more than 10 times, which can significantly reduce the error in measuring the height of obstacles. In this case, the signal power loss will be no more than 2 dB.

Claims (1)

Многофункциональная радиолокационная станция для летательных аппаратов, состоящая из щелевой антенны, циркулятора, приемо-передающего блока, включающего в себя приемное устройство, состоящее из СВЧ приемника и аналого-цифрового процессора сигналов, включающего в себя усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), передающего устройства, состоящего из усилителя мощности и модулятора, а также задающего генератора, синтезатора частот-синхронизатора, цифрового процессора сигналов, цифрового процессора данных, а также датчика угла места и индикатора, при этом вход-выход щелевой антенны через циркулятор соединен с выходом передающего устройства, выход задающего генератора соединен с первым входом синтезатора частот-синхронизатора, первый выход синтезатора частот-синхронизатора соединен с первым входом передающего устройства, а второй выход синтезатора частот-синхронизатора соединен со вторым входом передающего устройства, третий выход синтезатора частот-синхронизатора соединен со вторым входом приемного устройства, четвертый выход синтезатора частот-синхронизатора соединен с третьим входом приемного устройства, а пятый выход соединен со вторым входом цифрового процессора сигналов, шестой выход соединен с первым входом цифрового процессора данных, первый выход которого соединен со вторым входом синтезатора частот-синхронизатора, а второй выход соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов, первый вход цифрового процессора сигналов соединен с выходом приемного устройства, а первый выход цифрового процессора сигналов соединен с первым входом индикатора, выход датчика угла места соединен с третьим входом цифрового процессора данных, а второй выход цифрового процессора сигналов соединен со вторым входом цифрового процессора данных, отличающаяся тем, что цифровой процессор сигналов содержит устройство обужения суммарной диаграммы направленности, состоящее из коммутатора, первого устройства памяти, второго устройства памяти, устройства разности, первого устройства умножения и второго устройства умножения, щелевая антенна выполнена по структуре с суммарной и разностной диаграммой направленности в угломестной плоскости, а также введен коммутатор приема, при этом выход циркулятора соединен с первым входом коммутатора приема, выход которого соединен с приемным устройством, выход приемного устройства соединен со входом коммутатора, первый выход которого соединен со входом первого устройства памяти, а второй выход соединен со входом второго устройства памяти, выход первого устройства памяти соединен с первым входом устройства разности и вторым входом второго устройства умножения, выход второго устройства памяти соединен с первым устройством умножения, выход которого соединен со вторым входом устройства разности, выход устройства разности соединен с первый входом второго устройства умножения, выход которого соединен с первым входом индикатора, третий выход цифрового процессора данных соединен с третьим входом коммутатора приема и с четвертым входом цифрового процессора сигналов, второй вход индикатора соединен с четвертым выходом цифрового процессора данных, а третий вход индикатора соединен со вторым выходом цифрового процессора сигналов, при этом в цифровом процессоре сигналов производится обужение суммарной диаграммы направленности на прием с помощью разностной диаграммы направленности, а в цифровом процессоре данных по информации о дальности и угле места определяется высота препятствий относительно опорной плоскости (плоскости безопасности).A multifunctional radar station for aircraft, consisting of a slot antenna, a circulator, a transmitter / receiver unit, including a receiver device, consisting of a microwave receiver and an analog-to-digital signal processor, including an intermediate frequency amplifier (IF) and an analog-to-digital converter (ADC), a transmitting device consisting of a power amplifier and a modulator, as well as a master oscillator, frequency synchronizer synthesizer, digital signal processor, digital processor yes data, as well as an elevation sensor and an indicator, while the input-output of the slot antenna through the circulator is connected to the output of the transmitting device, the output of the master oscillator is connected to the first input of the frequency synchronizer synthesizer, the first output of the frequency synchronizer synthesizer is connected to the first input of the transmitting device, and the second output of the frequency synchronizer synthesizer is connected to the second input of the transmitting device, the third output of the frequency synchronizer synthesizer is connected to the second input of the receiving device, the fourth output is the frequency synchronizer integrator is connected to the third input of the receiving device, and the fifth output is connected to the second input of the digital signal processor, the sixth output is connected to the first input of the digital data processor, the first output of which is connected to the second input of the frequency synchronizer synthesizer, and the second output is connected to the third the input of the digital signal processor, the first input of the digital signal processor is connected to the output of the receiver, and the first output of the digital signal processor is connected to the first input of the indicator , the output of the elevation sensor is connected to the third input of the digital data processor, and the second output of the digital signal processor is connected to the second input of the digital data processor, characterized in that the digital signal processor comprises an arcing device for summing the radiation pattern, consisting of a switch, a first memory device, and a second a memory device, a difference device, a first multiplication device and a second multiplication device, the slot antenna is structured with a sum and difference diagram for in the elevation plane, and a receive switch is introduced, the output of the circulator connected to the first input of the receive switch, the output of which is connected to the receiver, the output of the receiver is connected to the input of the switch, the first output of which is connected to the input of the first memory device, and the second output connected to the input of the second memory device, the output of the first memory device is connected to the first input of the difference device and the second input of the second multiplication device, the output of the second memory device is connected connected to the first multiplication device, the output of which is connected to the second input of the difference device, the output of the difference device is connected to the first input of the second multiplication device, the output of which is connected to the first input of the indicator, the third output of the digital data processor is connected to the third input of the reception switch and to the fourth input of the digital signal processor, the second indicator input is connected to the fourth output of the digital data processor, and the third indicator input is connected to the second output of the digital signal processor, when In the digital signal processor, the total radiation pattern is received using the difference radiation pattern, and in the digital data processor, the height of the obstacles relative to the reference plane (safety plane) is determined by the information on the range and elevation angle.
RU2006129775/09A 2006-08-17 2006-08-17 Multi-functional radiolocation station for aircrafts RU2319173C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006129775/09A RU2319173C1 (en) 2006-08-17 2006-08-17 Multi-functional radiolocation station for aircrafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006129775/09A RU2319173C1 (en) 2006-08-17 2006-08-17 Multi-functional radiolocation station for aircrafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2319173C1 true RU2319173C1 (en) 2008-03-10

Family

ID=39281052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006129775/09A RU2319173C1 (en) 2006-08-17 2006-08-17 Multi-functional radiolocation station for aircrafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2319173C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496120C2 (en) * 2011-12-30 2013-10-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Multifunctional multirange scalable radar system for aircraft
RU2522982C2 (en) * 2012-09-18 2014-07-20 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации All-around looking radar
RU2599932C2 (en) * 2014-05-30 2016-10-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Method for sharpening receiving antenna directional pattern and multifunctional radar station for aircrafts implementing said method
RU2642883C1 (en) * 2017-01-31 2018-01-29 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of angular superresolution by digital antenna arrays
RU2691387C1 (en) * 2018-11-26 2019-06-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of helicopters detection by onboard radar station
RU2696274C1 (en) * 2018-11-22 2019-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496120C2 (en) * 2011-12-30 2013-10-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Multifunctional multirange scalable radar system for aircraft
RU2522982C2 (en) * 2012-09-18 2014-07-20 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации All-around looking radar
RU2599932C2 (en) * 2014-05-30 2016-10-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Method for sharpening receiving antenna directional pattern and multifunctional radar station for aircrafts implementing said method
RU2642883C1 (en) * 2017-01-31 2018-01-29 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of angular superresolution by digital antenna arrays
RU2696274C1 (en) * 2018-11-22 2019-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems
RU2691387C1 (en) * 2018-11-26 2019-06-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of helicopters detection by onboard radar station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102174058B1 (en) Target simulator for unmanned aircraft mounted synthetic aperture radar
US5623267A (en) Wide-angle multiple-doppler radar network
EP0731922B1 (en) A radar network for scanning the sky in a weather system
US7710313B2 (en) Method of using a microwave and millimeter frequency bistatic radar for tracking and fire control
Degnan Asynchronous laser transponders for precise interplanetary ranging and time transfer
RU2319173C1 (en) Multi-functional radiolocation station for aircrafts
EP0436048A1 (en) Oblique spaced antenna method and system for measuring atmospheric wind fields
US10317521B2 (en) Frequency diversity pulse pair determination for mitigation of radar range-doppler ambiguity
CN101203774A (en) Radar system for aircraft
WO2018231515A1 (en) Satellite tomography of rain and motion via synthetic aperture
RU2522982C2 (en) All-around looking radar
CN104280735A (en) MIMO-SAR imaging method and device based on arc-shaped array antenna
CN101464512A (en) Spacing synchronization process for satellite-machine double-base SAR system
CN104267401A (en) Linear array antenna simultaneous MIMO-SAR imaging system and method
CN104267399A (en) Linear array antenna orthogonal frequency division MIMO-SAR transceiving device and method
Pisanu et al. Upgrading the Italian BIRALES system to a pulse compression radar for space debris range measurements
Zohuri et al. Fundaments of radar
CN111045013A (en) Multi-frequency differential absorption radar system for measuring sea surface air pressure
RU2497145C1 (en) Multiband helicopter radar system
RU2556708C1 (en) Approach radar
RU2531255C1 (en) Airborne vehicle radar system
RU2608338C1 (en) Signals processing device in ground and space forward-scattering radar system
RU141506U1 (en) ON-BOARD RADAR STATION FOR AIRPLANE WEAPON CONTROL SYSTEM
US3213451A (en) Airborne contour-sensing radar
Roy et al. The Tomorrow. io Pathfinder Mission: Software-Defined Ka-band Precipitation Radar in Space